Oppbygging Maritim VHF kanalplan

Kystradio stasjoner på kart: https://kanalplan.no/

Maritim VHF (Very High Frequency)

Kommunikasjon er et grunnleggende sikkerhetsverktøy til sjøs, regulert internasjonalt for å sikre effektivitet og orden. Her er en oversikt over hvordan de maritime VHF-frekvensene kom til, deres bruksområder, og de viktigste systemene de støtter.

1. Siktlinje (Line of Sight) og Radiobølger

Fundamentale egenskaper ved VHF radio signaler.

Hva er Siktlinje?

Siktlinje refererer til det faktum at VHF-radiobølger, som opererer i frekvensbåndet 156–174 MHz, primært utbres i rette linjer. Rekkevidden er derfor begrenset til avstanden man kan se fra antenne til antenne (pluss en liten margin på grunn av jordens krumning og refraksjon i atmosfæren). Dette kalles også direkte bølgeutbredelse.

• VHF-signalenes rekkevidde avhenger i stor grad av høyden på sender- og mottakerantennene. Jo høyere antenne, desto lengre horisont er det, og dermed lengre rekkevidde.

• Refleksjon mot ionosfæren: VHF-signaler reflekteres i utgangspunktet ikke mot ionosfæren (laget av atmosfæren som inneholder ioniserte partikler). Signaler med lavere frekvenser (som HF/kortbølge) reflekteres av ionosfæren, noe som muliggjør langdistansekommunikasjon. VHF-frekvenser er for høye til å bli påvirket på samme måte, og de passerer vanligvis gjennom ionosfæren og ut i verdensrommet. Dette er grunnen til at VHF er effektiv for kommunikasjon over relativt korte avstander, vanligvis opptil rundt 20–30 nautiske mil (ca. 37–55 km) mellom skip og kyststasjon under normale forhold.

2. Historikk - regulering av Maritime VHF frekvenser

De maritime VHF-frekvensene ble til gjennom internasjonalt samarbeid for å standardisere kommunikasjon og øke sikkerheten til sjøs.

• Regulering: Frekvensbruken er regulert internasjonalt av Den internasjonale teleunion (ITU), en underorganisasjon av FN. Disse reglene danner grunnlaget for den internasjonale kanalplanen. I Norge er det Nasjonal kommunikasjonsmyndighet (Nkom) som forvalter og tildeler frekvenser.

• Hvorfor er de satt slik de er? Frekvensbåndet 156–174 MHz (Very High Frequency) ble valgt fordi det tilbyr:

  • Klar, lokal kommunikasjon: Som nevnt er rekkevidden begrenset til siktlinje, noe som betyr at frekvensene kan gjenbrukes geografisk.

  • Støyimmunitet: Mindre utsatt for atmosfærisk og menneskeskapt støy enn lavere frekvenser.

  • Mindre interferens: Kanalene er delt inn med en avstand på 25 kHz (eller 12,5 kHz i enkelte områder), noe som sikrer tilstrekkelig separasjon mellom de enkelte kommunikasjonsveiene.

Global Kanalplan

Den internasjonale kanalplanen for maritim VHF, definert av ITU, er i stor grad globalt standardisert. Dette er avgjørende for sikkerhet og interoperabilitet over hele verden. Imidlertid finnes det regionale variasjoner for å tilpasse seg lokale behov:

• Internasjonal Plan: De viktigste kanalene (f.eks. kanal 16 og 70) er de samme overalt.

• Regionale Forskjeller: Land og regioner (som USA og Canada) bruker ofte noen unike kanaler, eller har forskjellige bruksrestriksjoner for enkelte kanaler (f.eks. for rekreasjonsbruk). Europa (CEPT-land) følger i hovedsak ITU-planen tett. En VHF-radio kan ofte stilles inn på ulike kanalsett (International, USA, Canada), men de viktige sikkerhetskanalene er alltid tilgjengelige.

3. Oversikt over Maritime VHF-Kanaler og Bruk

De maritime VHF-kanalene (60–88 og 1–28) er delt inn etter type bruk.

• Simplex: Sender og mottaker bruker samme frekvens, man kan bare snakke én om gangen. (Simplex skip-til-skip kanaler: 6, 8, 72, 77).

• Duplex: Sender og mottaker bruker to forskjellige frekvenser samtidig, noe som tillater full toveiskommunikasjon (som i en telefon), vanligvis brukt mellom skip og kyststasjoner.

4. Digital Selective Calling (DSC)

DSC er en del av det globale maritime nød- og sikkerhetssystemet (GMDSS). Det muliggjør digitale anrop til spesifikke skip, grupper av skip, kyststasjoner eller alle i et område, primært på Kanal 70.

• Hvordan det virker:

  1. Brukeren lager et digitalt anrop (distress, haste, sikkerhet eller rutine) på Kanal 70 som inneholder informasjon som mottakerens MMSI-nummer (ved rutineanrop), fartøyets posisjon (hvis koblet til GPS), og en indikasjon på anropstypen.

  2. Mottakeren får en synlig og hørbar alarm, og radioen bytter automatisk til en forhåndsbestemt arbeidskanal for talekommunikasjon.

  3. I en nødsituasjon sendes et automatisk nødalarm som inneholder MMSI, posisjon og tidspunkt.

MMSI-systemet

MMSI (Maritime Mobile Service Identity) er et unikt ni-sifret nummer som tildeles fartøy, fartøysgrupper eller kyststasjoner.

• Struktur: For skip er MMSI bygget opp av MID (Maritime Identification Digits, 3 siffer) som identifiserer landet, etterfulgt av 6 siffer. (Norske MID-er er 257, 258 og 259).

• Regulering: MMSI-numre tildeles og administreres av de nasjonale telekommunikasjonsmyndighetene i hvert land (f.eks. Nkom i Norge). Nummeret programmeres inn i VHF-radioen og andre GMDSS-utstyr (som EPIRB og AIS) og er essensielt for DSC-funksjonaliteten.

5. Automatic Identification System (AIS)

AIS er et automatisk overvåkningssystem som brukes på skip og av kyststasjoner for å identifisere og overvåke skipstrafikken.

• Hvordan det virker:

  1. AIS-transpondere ombord på skip (obligatorisk for større fartøy under SOLAS-konvensjonen) sender kontinuerlig ut meldinger via dedikerte VHF-frekvenser: AIS 1 (Kanal 87B/161.975 MHz) og AIS 2 (Kanal 88B/162.025 MHz).

  2. Meldingene inneholder dynamiske data (posisjon, kurs, fart, navigasjonsstatus) og statiske data (MMSI, navn, dimensjoner).

  3. Disse signalene mottas av andre AIS-utstyr (skip og landstasjoner) innenfor VHF-rekkevidde (siktlinje) og presenteres grafisk på kartplottere eller dedikerte skjermer. Systemet er et viktig hjelpemiddel for å unngå kollisjoner og for trafikksentraler (VTS) å styre trafikken.

• Regulering: AIS-systemet og dets bruk er regulert av Den internasjonale sjøfartsorganisasjonen (IMO), basert på standarder fra ITU. Dette sikrer global ensartethet og interoperabilitet. Nasjonale kystmyndigheter (som Kystverket i Norge) drifter og overvåker kystbasestasjoner.

Maritime VHF frekvenser

Dette er frekvensene for radio på skip:

Nye funksjoner - om VHF Data Exchange System (VDES)

VHF Data Exchange System (VDES) er den neste generasjonen maritim radiokommunikasjon, utviklet for å utvide og forbedre mulighetene i det eksisterende VHF-båndet (156–162 MHz).

Hvorfor VDES har kommet

VDES har oppstått som et svar på den økende overbelastningen av de to kanalene som brukes av AIS (Automatic Identification System) – spesielt 161.975 MHz og 162.025 MHz.

Med innføringen av obligatorisk AIS for stadig flere fartøy og økt bruk av digitale meldinger (som f.eks. fra navigasjonsbøyer, SAR-enheter og andre applikasjoner), har AIS-kanalene nådd sin kapasitetsgrense i tett trafikkerte farvann. Dette har skapt risiko for at essensielle kollisjonsforebyggende meldinger kan bli borte.

VDES løser dette ved å tilby et system som:

1. Sikrer AIS-integriteten: Den primære funksjonen til AIS (kollisjonsforebygging) prioriteres og frigjøres fra annen datatrafikk.

2. Øker kapasiteten: VDES utvider kommunikasjonsmulighetene ved å ta i bruk nye, dedikerte kanaler og avanserte digitale modulasjonsteknikker (som $\pi /4$ DQPSK), som gir raskere og mer pålitelig datautveksling.

3. Muliggjør nye tjenester (e-navigasjon): VDES støtter det internasjonale konseptet e-navigasjon, som handler om å integrere og harmonisere maritim informasjon for å øke sikkerheten og effektiviteten fra kai til kai.

Applikasjonsspesifikke Meldinger (ASM)

Applikasjonsspesifikke Meldinger (ASM) er den delen av VDES som bruker de nye dedikerte kanalene til å overføre sikkerhets- og navigasjonsrelatert data.

De to primære kanalene for dette er:

Disse kanalene er ment å erstatte den tidligere praksisen med å "gjemme" slike data i AIS-meldingene.

Hvordan et Skip drar Nytte av VDES (ASM)

For et skip innebærer ASM/VDES en markant forbedring i tilgangen til viktig sanntidsinformasjon, og det understøtter et bredt spekter av e-navigasjonstjenester:

Kort sagt, VDES er utformet for å la skipet se mer enn AIS-målene på kartet; det lar skipet motta og sende data som er nødvendig for sikker og effektiv seilas fra havn til havn.

Utstyr og Oppsett

For å dra nytte av VDES, inkludert ASM-funksjonaliteten, må skipet ha kompatibelt utstyr.

Nødvendig Utstyr

1. VDES-Transponder (eller VDES-kompatibel AIS Transponder):

   • Dette er kjernen i systemet. Moderne AIS-transpondere (spesielt Klasse A) er i ferd med å bli erstattet eller oppgradert til VDES-standard.

   • En VDES-transponder vil inneholde de nødvendige radiomottakerne og senderne som kan håndtere de nye digitale modulasjonene og frekvensene (ASM 1 og ASM 2). Den sikrer også at AIS-dataene fortsatt sendes ut på de to originale AIS-kanalene.

2. Antenner:

   • Siden VDES opererer i VHF-båndet, brukes de samme VHF-antennetypene som for VHF-radio og AIS.

   • Ofte kreves én VHF-antenne for VDES-systemet og én separat VHF-antenne for den vanlige tale-VHF-radioen (eller man bruker en antennesplitter).

3. Integrert Navigasjonssystem (INS):

   • VDES-transponderen må kobles til skipets navigasjonsdisplayer, elektroniske sjøkartsystemer (ECS/ECDIS) og navigasjonsinstrumenter.

   • Dette er avgjørende for at dataene som mottas via ASM (som f.eks. varsler om vindmølleparker eller mudringsarbeid) kan vises grafisk for navigatøren.

4. Posisjonskilde:

   • Systemet krever en nøyaktig posisjonskilde, typisk en GNSS-mottaker (GPS, GLONASS, Galileo), for at alle meldinger skal være tidssynkroniserte, noe som er et krav for VDES' tidsdelt multipleksering (TDMA) tilgangsmetode.

Oppsett og Integrasjon

Oppsettet av VDES følger i stor grad prosedyrene for AIS, men med strengere krav til presisjon:

• Installasjon: Utstyret installeres og testes for å sikre at det kan sende og motta på de fire VDES/AIS-data-kanalene (de to originale AIS-kanalene og de to nye ASM-kanalene).

• Datakobling: Transponderen kobles til fartøyets datanettverk (NMEA 2000 eller lignende) for å dele informasjon med ECDIS, radar og INS.

• Tids- og Posisjonssynkronisering: En nøyaktig tidssignalkilde (fra GNSS) er kritisk. VDES, i likhet med AIS, er et Tidsdelt Multiplekseringssystem (TDMA), hvor alle fartøy sender i synkroniserte tidsluker.

• Programmering: Skipets MMSI-nummer programmeres inn i VDES-transponderen som identifikasjon.

Implementeringen av VDES er i stadig utvikling, ledet av IMO (International Maritime Organization) og ITU (International Telecommunication Union), og vil gradvis bli et obligatorisk krav for større skip globalt.